中國3D打印網(wǎng)12月12日訊，在美國，超過八分之一的75歲及以上的人在其心臟中發(fā)生中度至重度的主動脈瓣阻塞。許多這些老年患者使用稱為經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣置換術(shù)（TAVR）的手術(shù)將人工瓣膜植入其心臟，該手術(shù)通過插入主動脈的導(dǎo)管展開瓣膜。然而，該程序的挑戰(zhàn)是創(chuàng)建適合患者解剖結(jié)構(gòu)的高度準(zhǔn)確，無泄漏的置換心臟瓣膜。
哈佛大學(xué)Wyss生物啟發(fā)工程研究所的研究人員創(chuàng)建了一個3D打印工作流程，允許心臟病專家預(yù)測人工心臟瓣膜的性能，并評估不同瓣膜尺寸與每個患者獨特解剖結(jié)構(gòu)的相互作用，然后再實現(xiàn)醫(yī)療程序執(zhí)行。
患者主動脈心臟瓣膜的多材料物理模型，每個都有自己獨特的大小，形狀和鈣化量。圖片來源：哈佛大學(xué)威斯學(xué)院 在進行心臟解剖結(jié)構(gòu)的3D重建之后，在CT掃描中很容易看到主動脈的外壁和任何相關(guān)的鈣化沉積物，但是打開和關(guān)閉瓣膜的組織的精細(xì)“小葉”通常太薄而不能顯示很好。 “通常看起來鈣化的沉積物只是在閥門內(nèi)部浮動，對部署的TAVR閥門如何與它們相互作用提供很少或根本沒有見解，”Wyss Institute高級研究科學(xué)家James Weaver博士解釋說。 為了解決這個問題，研究人員創(chuàng)建了一個軟件，該軟件使用參數(shù)化建模來生成傳單的虛擬3D模型，使用每個患者瓣膜上定位七個坐標(biāo)，這些坐標(biāo)在CT掃描中可見。然后將數(shù)字小葉模型與CT數(shù)據(jù)合并并進行調(diào)整，以使它們正確地適合瓣膜。然后將得到的模型（其中包含小葉及其相關(guān)的鈣化沉積物）3D打印成物理多材料模型。該團隊還3D打印了一個定制的“sizer”設(shè)備，該設(shè)備適合3D打印的閥門模型，并進行擴展和收縮，以確定最適合每位患者的人造瓣膜尺寸。 將定制的“sizer”裝置放置在每個3D打印的心臟瓣膜模型內(nèi)并逐漸擴展直到達到適當(dāng)?shù)呐浜稀D片來源：哈佛大學(xué)威斯學(xué)院 研究人員發(fā)現(xiàn)，三維印刷瓣膜模型的多材料設(shè)計，將柔性小葉和剛性鈣化沉積物整合成完全整合的形狀，可以更準(zhǔn)確地模擬真人心臟瓣膜在人工瓣膜展開過程中的行為，并提供當(dāng)sizer擴展時，觸覺反饋。 團隊根據(jù)已經(jīng)接受過TAVR手術(shù)的30名患者的數(shù)據(jù)對他們的系統(tǒng)進行了測試，其中15名患者因閥門太小而發(fā)生泄漏。通過應(yīng)用sizer和建模軟件，Wyss團隊證明能夠以60-73％的準(zhǔn)確度預(yù)測這些情況下的泄漏率。將定制的“sizer”裝置放置在每個3D打印的心臟瓣膜模型內(nèi)并逐漸擴展直到達到適當(dāng)?shù)呐浜稀D片來源：哈佛大學(xué)威斯學(xué)院 他們的工作是與布萊根婦女醫(yī)院，華盛頓大學(xué)，馬薩諸塞州綜合醫(yī)院和馬克斯普朗克膠體與界面研究所的研究人員和醫(yī)生合作完成的，并發(fā)表在心血管計算機斷層掃描雜志上。
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